Нові розробки в галузі роботизації
HORSCH вже давно опікується темами, що стосуються автоматизації та роботизації. У своєму інтерв’ю пан Міхаель Хорш пояснює, як у нього разом із братом Філіппом виникла ідея створення Gantry, як і в якому напрямі вона розвивається.
terraHORSCH: Як у HORSCH виникла ідея Gantry?
Міхаель Хорш:Ми давно займаємося питаннями автоматизації та конструювання роботів для сільського господарства. Стимулом для створення Gantry прислужився запит, що надійшов із Південної Америки. Протягом останніх п’яти-шести років ми реалізуємо там наші 18-метрові Maestro. Зокрема, у Бразилії ми продаємо їх великим фермерам, які вирощують сою та кукурудзу. Власники цих господарств зрозуміли, як впроваджувати правильне землеробство в їхній місцевості. Вони застосовують прямий висів, освоїли вирощування проміжних культур. У результаті ґрунт утворює більше гумусу та поживних речовин і здатен утримувати більше вологи. Сидерати у Бразилії виявилися наразі ключем до прогресу — насамперед, правильні їх суміші, до того ж посіяні вчасно й у правильний спосіб. Завдяки цьому прямий висів без обробітку й розпушування ґрунту є ефективним також у довгостроковій перспективі. Лише на піщаних ґрунтах доводиться цілеспрямовано проводити розпушування, під час якого можна одночасно закласти добрива на глибину.
Однак більшість тамтешніх фермерів відчуває брак персоналу для обробітку своїх дуже великих площ. Тому вони воліють купувати одну чи дві великі машини замість кількох маленьких.
Попит стартує від машин, що мають робочу ширину захвату 24 м і більше. Однак із точки зору машинобудування існує «магічна» межа — 18 м. Таку машину все ще можна добре складати, забезпечити її відносно незначну вагу і хорошу стабільність. Починаючи з ширини захвату 24 м машини стають дуже важкими. Причому вага припадає саме на те місце, де вона найменше потрібна, тобто на центр. Аби під час складання машини забезпечити її стабільність, потрібна достатня вага.
Ми обміркували це й вирішили, що найбільш раціонально було б створити такі машини, щоб вони були не надто великі та важкі, але водночас мали б достатню вагу для виконання прямого висіву. І, насамперед, важливо оптимально розподілити вагу по всій робочій ширині. Так ми прийшли до Gantry. Однак це не наш винахід.
terraHORSCH: Звідки походить ідея Gantry?
Міхаель Хорш: Ідея Gantry існує вже близько 40 років. Я стежив за її розвитком із початку 1980-х років в Англії, зокрема, в Національному коледжі сільськогосподарської інженерії в Силсо. Сьогодні деякі компанії опрацьовують цю ідею, маючи дуже цікаві програми з прицілом на автоматизацію.
Багато виробників, університетів і стартапів часто-густо мають справу з маленькими, переважно повністю електризованими роботами. І при цьому іноді оперують мрійливими категоріями. Вже є компанії, які це комерціалізують. Наприклад, Farmdroid. Ми помітили, що тут працюють дуже прагматичні молоді люди, які походять з аграрних сімей. Вони ставляться до цього із суто практичної точки зору. І на мій погляд, саме завдяки цьому громадськість сприймає це доволі прихильно. Адже коли ви намагаєтеся приділяти більше уваги теорії та реалізовувати її на невеликих дослідних ділянках, ви просуваєтеся вперед набагато повільніше.
Спочатку ми зосередилися на машинах із великою робочою шириною захвату, що виконують повністю автоматизовані процеси сівби тощо.
Особливо великі сівалки, що складаються наперед, і які мають ширину захвату 12 і 18 м, компактну транспортну ширину та великі бункери для насіння, можна легко автоматизувати. Звісно, все ще доводиться проводити додаткові дослідження та працювати над розвитком ідей.
Один з перших результатів, що ми отримали під час тестування роботів протягом останніх кількох років, полягає в тому, що потенціал скорочення робочого персоналу дуже обмежений. Змінюються лише зони відповідальності — оператор більше не сидить у кабіні, а перевіряє, чи виконує машина свою роботу, й постійно оптимізує налаштування, аби досягти оптимальних результатів роботи. Інколи він це виконує, просто йдучи позаду робота.
terraHORSCH: Як це відбуватиметься в майбутньому?
Міхаель Хорш: Зараз усе розвивається швидко, але ще багато роботи потребує програмне забезпечення. Наприклад, треба багато працювати над плануванням технологічних колій або розпізнаванням предметів довкілля — тут ще значний потенціал ноу-хау. Проте ми швидко рухаємося вперед завдяки тому, що постійно проводимо тестування в полі, зокрема, на нашому власному модельному підприємстві AgroVation.
Близько дванадцяти років тому ми на цьому підприємстві розробляли тему Controlled Traffic Farming. Ми хотіли перевірити, чи можуть машини забезпечити більшу ефективність. Мусили перевірити, як вплине на структуру ґрунту, отже, й на врожайність, якщо всі проходи техніки запрограмувати на чітко визначені колії, а рештою поля не їздити взагалі. Ще тоді ми розуміли, що це перший крок до роботизації — планування колій і закладення цифрових меж поля.
Із точки зору аграрної ефективності Controlled Traffic не приніс того результату, на який ми сподівалися. Під час збирання врожаю найдоцільніше переміщувати великі вантажі визначеними коліями. Наприклад, кукурудза на момент збирання часто занадто волога і важка. Потім пшениця, яку висівають після кукурудзи, часто від цього потерпає. І тут дуже допомагає CTF. Подеколи ми помічали кілька ефектів на важких ґрунтах. Коли ґрунт був завологий і техніка проходила лише чітко визначеними коліями, посіви розвивалися краще і врожайність зростала, але всього на кілька відсотків.
І ще ми чітко зрозуміли: якщо обробляти ґрунт винятково за системою CTF, ґрунти неминуче стануть нерівними. Саме так сталося в Австралії навіть із прямим висівом і багаторічним застосуванням технології CTF. Коли щороку машини рухаються однією й тією самою колією в одному напрямку, на поверхні поля утворюються поздовжні та поперечні хвилі. І вони впливають на якість обробітку ґрунту і сівби, а також на швидкість руху техніки, наприклад, під час обприскування. Навіть під час збирання культур помітили, що комбайн не здатен копіювати поверхню поля, якщо є ділянки, де зернові вилягли. Ба більше: коли ви їздите фіксованими коліями, то незалежно від того, де колія розташована, вона перетворюється на «польовий» шлях. А всі знають, що відбувається із польовим шляхом упродовж кількох років: на ньому з’являються вибоїни, він стає нерівним. І найголовніше — після дощів зайти в поле стає дедалі важче.
terraHORSCH: Яким є рішення HORSCH Gantry? Як воно розвивалося?
Міхаель Хорш: Ми не прагнулистворити ще одну важку залізну машину, яка ущільнювала б землю. У Gantry ми розмістили два колеса попереду і два колеса позаду, а поміж ними — раму. Передня вісь ширша — вона на 12-метровій колії. Задня вісь — на колії 4 м. Це для того, аби не проходити двічі однією й тією самою колією. Адже якщо після рясних дощів двічі пройти однією колією, навіть поміж рядками, техніка переущільнить ґрунт.
Минулого року на Різдво, під час пандемії коронавірусу, ми з братом розмірковували над цим і відмовилися від невдалої ідеї будувати 24-метрову кукурудзяну сівалку, експериментуючи з поєднанням замалих коліс та значної ваги. Ми вирішили помістити цю машину на робота. Так народилася наша ідея Gantry — у дещо модифікованій формі з рамою посередині. Протягом кількох наступних днів ми сконструювали модель концепту. А вже на початку січня запросили одного з наших інженерів, щоб усе підготувати і створити машину.
terraHORSCH: На якому етапі робота зараз? Які ще є труднощі?
Міхаель Хорш: Наразі ми перебуваємо у процесі тестування. Наприкінці травня Gantry вирушив до Бразилії, щоб пройти там масштабні польові випробування. У нас для цього бракує можливостей — робот має завелику транспортну ширину, він не має дозволу рухатися шляхами.
Невирішеною залишається проблема програмного забезпечення. Технічно сконструювати машину легко. Але, як завжди, основну роботу виконує програмне забезпечення. Попереду ще тривалий шлях, перш ніж технологія датчиків стане настільки розвиненою, щоб машина реагувала достатньо швидко і виконувала все запрограмоване.
Щоразу під час польових тестувань ми переконуємося, що без кабіни суттєво зростає ефективність і підвищується якість роботи. Адже салон кабіни часто використовують не за призначенням, а просто — щоб відпочити.
Без кабіни ми отримуємо багато простору для конструювання — це перевага. Значною мірою покращується доступність — можна легко дістатися до будь-якого вузла, навіть знизу. Конструкція рами, особливо центральної, проста, довершена й, насамперед, дуже стабільна. Отже, можна створювати машини навіть із більшою шириною захвату. Цілком імовірно, що ми можемо розширити концепт до 30 або навіть 36 метрів. Завдяки великому бункеру забезпечується триваліша сівба на одній заправці, а бункер можна розмістити в тому місці, де потрібне навантаження.
Звісно, в якийсь момент спроможність чотирьох коліс щось перевозити досягає межі. Коли колеса тягнуть 40–50 т, ситуація стає критичною, особливо на розворотах із піднятою висівною шиною або за надмірної вологості ґрунту. Сама лише конструкція важить майже 30 т плюс 10–15 т насіння. І все ж таки цей концепт більш керований, аніж роздільна конструкція. За прямого висіву вага машини має бути рівномірно розподілена на всі висівні секції, навіть крайні. І що ширша машина, то важче це реалізувати.
terraHORSCH: Які процеси можна легко автоматизувати за допомогою таких ідей?
Міхаель Хорш: Коли йдеться про автоматизацію, я вважаю, що важливо займатися тими напрямами, які найлегше реалізувати. Це: сівба, захист рослин, внесення добрив і механічний контроль бур’янів. Обробіток ґрунту — не найперше завдання. До того ж це не такий складний процес і його часто-густо комбінують з іншими операціями. Натомість дуже складно автоматизувати процеси збирання врожаю. Ми ще далеко від того результату, коли комбайн зможе їздити полем без водія, будь то зернозбиральна машина, картопле- чи бурякозбиральна. У цьому напрямі просто забагато факторів впливу. Кожен, хто хоч раз обмолочував поле з полеглими зерновими, знає, наскільки це складно.